Parabolic antenna anten parabol

Bài thuyết trình

Anten Parabol
Nhóm 7
Giảng viên: TS. Nguyễn Việt Hưng

 Thành viên:
• Vũ Ngọc Khánh
• Phạm Minh Khuê
• Nguyễn Tùng Lâm
• Mai Hữu Lộc
• Lê Huy Mạnh

B15DCVT206
B15DCVT212
B15DCVT218
B15DCVT231
B15DCVT247


Nội dung

1

Lịch sử

Nguyên lý hoạt động

2

5

6

3

Cấu tạo

4

Các tham số

Các anten cải tiến

Ứng dụng


Mở đầu
•
•
•

Là loại anten rất phổ biến trong đời sống hiện nay.
Thực chất là sự kết hợp những anten đã biết (thường là anten loa) với một mặt parabol nhằm tập trung năng lượng bức xạ.
Ưu thế so với các loại anten khác ở khả năng định hướng rất cao và góc truyền sóng hẹp.


Lịch sử
•

Ý tưởng lấy từ quang học, với ý tưởng sử dụng gương parabol để tập trung ánh sáng thành một chùm tia đã có từ

thời xa xưa.

•

Nhà Vật lí người Đức Heinrich Hertz đã  xây dựng mô hình anten phản xạ parabol đầu tiên trên thế giới vào năm
1888

•

Anten parabol không được sử dụng rộng rãi cho đến Thế chiến 2. Sự phát triển của  radar  trong  Chiến tranh thế
giới II đã tạo ra một động lực lớn cho việc nghiên cứu anten parabol.

•

Sau chiến tranh, các anten parabol lớn được chế tạo để làm kính thiên văn vô tuyến

•

Từ những năm 1960, anten parabol được sử dụng nhiều trong  mạng lưới truyền thông  

•

Cho đến nay, anten parabol vẫn được sử dụng rộng rãi trong thông tin vô tuyến


Cấu tạo


•

Hai bộ phận chính:

Mặt phản xạ: Thường được làm bằng kim loại với hệ số phản xạ cao. Hình dạng như một tấm kim loại
hoặc lưới kim loại có mặt uốn cong như hình parabol.

•

Bộ chiếu xạ: Là một anten có kích thước nhỏ, độ lợi và tính hướng kém như anten dipole hoặc loa. Bộ
chiếu xạ được đặt tại tiêu điểm gương cố định bởi các thanh đỡ



Đường kính của mặt parabol luôn lớn hơn nhiều lần bước

sóng


Nguyên lý hoạt động

•

Lợi dụng gương quang học để tập trung sóng điện
từ

•

Sóng sơ cấp đi từ bộ chiếu xạ đặt tại tiêu điểm F
phản xạ tại mặt gương truyền ra bên ngoài sẽ
chuyển thành sóng thứ cấp là sóng phẳng

•

Thường dùng để vừa phát vừa thu

(FA + AB = FO + OO’)


Các tham số
- Đồ thị định hướng

Có thêm nhiều búp sóng phụ và búp sóng ngược



- Hệ số hướng tính và độ lợi
 
d:
  Đường kính miệng gương (m)
: Bước sóng công tác (m)
Hiệu suất làm việc anten (xấp xỉ 55 -70%)
S: Diện tích thực miệng anten (S=)

 

Độ lợi tăng khi tăng đường kính miệng gương lớn hơn nhiều so với bước sóng

•
1.
2.

Hiệu suất anten thường chỉ đạt 55-70% do:
Mặt gương không phẳng tuyệt đối nên một phần năng lượng từ bộ chiếu xạ bị hấp thụ bởi gương hoặc bị tán xạ ra xung quanh.
Bộ chiếu xạ ở giữa gương và giá đỡ che chắn một phần miệng gương tạo nên một vùng tối trước mặt gương.


- Độ rộng búp sóng chính
Liên hệ với độ lợi:

 

 Tăng tần số hoạt động và kích thước

anten ngoài để tăng độ lợi như trên
còn giúp giảm độ rộng búp sóng.
Thực tế góc luôn rất nhỏ.

 Bảng quan hệ và G với tần số và

đường kính mặt gương

 


- Tần số công tác và dải tần

•
 

Thích hợp nhất khi làm việc với sóng điện từ có tần số cao, cụ thể là
UHF (Tần số cực cao: 300 MHz - 3 GHz) và SHF (Tần số siêu cao: 3 –

30 GHz).

•

Dải tần của anten phụ thuộc vào kích thước mặt parabol.

Những anten thông thường kích thước nhỏ sẽ có dải tần hẹp ( . Dải tần mở
rộng hơn rất nhiều ở những anten chuyên dụng có kích thước khổng lồ ( có
thể >100%)

 Anten “big dish” của đại học Stanford với

dải tần 150Mhz – 1.5Ghz (=164%)


Các cải tiến của anten parabol
- Anten Casegrain

•

Gồm một gương phản xạ parabol tròn xoay (gương chính) và một gương phản xạ hyperbol (gương phụ) và bộ chiếu xạ là anten loa. Gương phụ có
2 tiêu điểm: một trùng với tiêu điểm gương chính và một trùng tâm pha bộ chiếu xạ. Bộ chiếu xạ được bố trí sao cho tâm đặt giữa đỉnh parabol

•

Ưu điểm: Bộ chiếu xạ đặt ngay đỉnh gương chính nên giá đỡ của nó đơn giản hơn, thuận lợi cho việc cấp điện, tổn hao và tạp âm đường truyền
thấp hơn, qua đó tính hướng cũng cao hơn và độ rộng búp sóng chính nhỏ hơn


- Anten Góc lệch

Các anten một gương parabol và anten hai gương Cassegrain có một nhược điểm chung là bộ chiếu xạ hay gương phụ đặt thẳng hàng với đỉnh gương làm chắn một bộ
phận các tia sóng phản xạ từ gương chính parabol gây ra một “miền tối” phía sau gương làm giảm hệ số tăng ích, hiệu suất và tăng búp phụ. Để khắc phục nhược điểm
này người ta sử dụng anten lệch nghĩa là bộ chiếu xạ được đặt lệch ra ngoài hướng của các tia phản xạ từ gương parabol.

anten parabol lệch

anten Cassegrain lệch


- Anten Gregorian

•

Nguyên lý tương tự Casegrain

•

Sử dụng gương phụ hình elip và được đặt lệch sẵn
để tránh che tối


Ứng dụng
Với tính hướng cao và phạm vi bức xạ hẹp anten parabol thường được sử dụng trong truyền thông điểm – điểm (point to
point) và radar.

-Truyền hình vệ tinh


-Liên kết vi sóng
Liên kết các cơ sở hạ tầng viễn thông, truyền tín hiệu điện thoại, truyền hinh, internet... giữa các khu vực lớn như các thành phố, quốc gia

-Truyền thông vệ tinh

(Anten điều khiển vệ tinh Vinasat 1)


-Thiên văn vô tuyến

-Radar


Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe !!!